विंड एनर्जी कन्वर्टर सिस्टम सॉल्यूशन

विंड पावर जनरेशन कंट्रोल तकनीकों में सुधार हुआ है, जिसमें सरल नियत पिच स्टॉल कंट्रोल से लेकर पूर्ण ब्लेड वेरिएबल पिच और वेरिएबल स्पीड कंट्रोल तक का आगमन हुआ है। वर्तमान में, वेरिएबल स्पीड और नियत फ्रीक्वेंसी कंट्रोल के साथ डबली फेड कन्वर्टर सिस्टम विंड पावर जनरेशन बाजार में व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है।

संचालन सिद्धांत

रोटर को दो वी-एस-सी कन्वर्टरों द्वारा PWM से प्रेरित किया जाता है, जो एक-दूसरे से बैक-टू-बैक कनेक्टेड होते हैं। इस व्यवस्था को क्रमशः जनरेटर साइड कन्वर्टर और ग्रिड साइड कन्वर्टर के रूप में जाना जाता है। डबली PWM कन्वर्टर रोटर वाइंडिंग में प्रेरण धारा प्रदान करते हैं ताकि विंड ऊर्जा की अधिकतम प्राप्ति और स्थिर रिएक्टिव पावर आउटपुट की समायोजन हो सके। जब टरबाइन उप-सिंक्रोनस स्पीड पर संचालित होती है, तो रोटर में शक्ति दी जाती है और ग्रिड साइड कन्वर्टर रेक्टिफायर के रूप में चलता है, जबकि रोटर साइड कन्वर्टर इनवर्टर के रूप में चलता है, टरबाइन को प्रेरण धारा प्रदान करता है। जब टरबाइन सुपर-सिंक्रोनस स्पीड पर संचालित होती है, तो स्टेटर और रोटर दोनों ग्रिड को ऊर्जा दे सकते हैं। यदि टरबाइन सिंक्रोनस स्थिति में संचालित होती है, तो जनरेटर एक सिंक्रोनस मोटर के रूप में चलता है और कन्वर्टर सिस्टम रोटर को डीसी प्रेरण प्रदान करता है।

ग्रिड साइड कन्वर्टर और जनरेटर साइड कन्वर्टर को दो नियंत्रण इकाइयों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ग्रिड साइड नियंत्रण इकाई डीसी बसबार वोल्टेज स्थिरता को बनाए रखने और उच्च गुणवत्ता वाले इनपुट धारा वेवफॉर्म और इकाई पावर फैक्टर को सुनिश्चित करने के लिए उपयोग की जाती है। जनरेटर साइड नियंत्रण इकाई डबली फेड मोटर के रोटर धारा टोक और प्रेरण घटकों को नियंत्रित करती है ताकि इसका एक्टिव पावर और रिएक्टिव पावर आउटपुट समायोजित हो सके, और एक्टिव पावर ऑर्डर और रिएक्टिव पावर ऑर्डर का ट्रैक कर सके। इस प्रकार, डबली फेड मोटर विंड टरबाइन की अधिकतम शक्ति वक्र पर चल सकता है ताकि विंड पावर की अधिकतम प्राप्ति हो सके।

सिस्टम कॉन्फिगरेशन

• कैबिनेट व्यवस्था

रॉकविल डबली फेड कन्वर्टर सिस्टम विशेष रूप से डबली फेड विंड पावर टरबाइनों के लिए डिजाइन किया गया है। यह एक ग्रिड इंटरकनेक्शन/नियंत्रण कैबिनेट (1200mm*800mm*2200mm, सुरक्षा वर्ग IP54) और पावर मॉड्यूल कैबिनेट (1200mm*800mm*2200mm, सुरक्षा वर्ग IP23) से मिलकर बना है।

-- ग्रिड इंटरकनेक्शन/नियंत्रण सिस्टम दो अलग-अलग कैबिनेटों में विभाजित है, जो क्रमशः नियंत्रण कैबिनेट और ग्रिड इंटरकनेक्शन कैबिनेट हैं। नियंत्रण कैबिनेट में कंट्रोलर, UPS, लो वोल्टेज सर्किट ब्रेकर, सुरक्षा उपकरण और वायरिंग टर्मिनल आदि शामिल हैं। ग्रिड इंटरकनेक्शन कैबिनेट में डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफार्मर, मुख्य सर्किट ब्रेकर, ग्रिड इंटरकनेक्शन कंटैक्टर, ग्रिड साइड कंटैक्टर, मुख्य फ्यूज, और प्री-चार्जिंग रेजिस्टर आदि शामिल हैं।

-- पावर मॉड्यूल कैबिनेट वर्तमान कन्वर्जन को पूरा करने का मुख्य भाग है। इसके अलावा, ग्रिड और जनरेटर दोनों ओर तीन पावर यूनिट होते हैं। प्रत्येक में IGBT, ड्राइव बोर्ड, हीट सिंक, डीसी कैपेसिटर, अवशोषण क्षमता, तापमान मापन रेजिस्टर आदि शामिल होते हैं। पावर मॉड्यूल कैबिनेट में लैमिनेटेड बसबार, ग्रिड साइड रिएक्टर, ब्रिज आर्म साइड रिएक्टर, जनरेटर साइड रिएक्टर, ग्रिड साइड और जनरेटर साइड फिल्टरिंग रेजिस्टर और कैपेसिटर, बड़े और छोटे पंख, हीटर आदि भी शामिल हैं।

• प्राथमिक भाग

कन्वर्टर सिस्टम का प्राथमिक भाग पावर मॉड्यूल, फिल्टरिंग सिस्टम, तापमान नियंत्रण सिस्टम, प्री-चार्जिंग सिस्टम, LVRT (लो वोल्टेज राइड थ्रू) यूनिट और डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम आदि से बना होता है।

-- पावर मॉड्यूल IGBT और इसके ड्राइव, सुरक्षा, ताप निकासी अनुप्रयोगों से बना होता है। एक कन्वर्टर सिस्टम में, यह छह समूहों के पावर मॉड्यूलों से युक्त होता है, जो लैमिनेटेड डीसी बसबार द्वारा जुड़े होते हैं।

-- फिल्टरिंग सिस्टम ग्रिड-साइड LCL फिल्टर और जनरेटर-साइड du/dt फिल्टर से बना होता है। ग्रिड-साइड LCL फिल्टर कन्वर्टर से ग्रिड की ओर जाने वाली उच्च आवृत्ति की हार्मोनिक्स को प्रभावी रूप से फिल्टर कर सकता है। du/dt फिल्टर, जनरेटर साइड में चोकिंग रिएक्टर के साथ, रोटर इनसुलेटिंग घटकों के वोल्टेज पीक और तेज ट्रांसिएंट वोल्टेज को दबा सकता है।

-- तापमान नियंत्रण सिस्टम हीटिंग और कूलिंग द्वारा कैबिनेट के अंदर का तापमान सामान्य सीमा में रखता है, हीटिंग कैबिनेट के अंदर के हीटर द्वारा और कूलिंग फैन कूलिंग सिस्टम द्वारा की जाती है।

-- प्री-चार्जिंग सिस्टम कन्वर्टर के शुरू होने से पहले डीसी कैपेसिटर के डीसी वोल्टेज को निश्चित एम्प्लीट्यूड तक बढ़ाता है। इस प्रकार, यह कन्वर्टर शुरू होने के दौरान धारा झटके को कम कर सकता है।

-- LVRT यूनिट ऑपरेशन फ़ॉल्ट, लाइन फ़ॉल्ट, या रोटर ओवरवोल्टेज की स्थिति में जनरेटर साइड पर पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों की सुरक्षा कर सकता है। और LVRT यूनिट के माध्यम से, कन्वर्टर सिस्टम ग्रिड फ़ॉल्ट की स्थिति में भी ग्रिड को धारा प्रदान कर सकता है, इस प्रकार लो वोल्टेज राइड थ्रू को प्राप्त करता है।

-- पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम कन्वर्टर के प्रत्येक एक्टिव उपकरण को बिना रोक-टोक की शक्ति प्रदान करता है।

• नियंत्रण और सुरक्षा सिस्टम

नियंत्रण और सुरक्षा सिस्टम डबली फेड कन्वर्टर सिस्टम का मस्तिष्क है, यह कन्वर्टर की प्रदर्शन पर बहुत बड़ा प्रभाव डालता है। नियंत्रण और सुरक्षा सिस्टम मुख्य रूप से निम्नलिखित कार्यों का निर्वाह करता है:

-- नियंत्रण कार्य: ग्रिड-साइड नियंत्रण, जनरेटर-साइड नियंत्रण और LVRT नियंत्रण।

-- सुरक्षा कार्य: ग्रिड-साइड और जनरेटर-साइड कन्वर्टर की ओवरकरंट सुरक्षा, ग्रिड-साइड और जनरेटर-साइड कन्वर्टर की अंडरवोल्टेज और ओवरवोल्टेज सुरक्षा, ग्रिड-साइड और जनरेटर साइड कन्वर्टर की नेगेटिव सीक्वेंस ओवरकरंट सुरक्षा, डीसी बसबार की अंडरवोल्टेज और ओवरवोल्टेज सुरक्षा, ग्रिड-साइड और जनरेटर-साइड कन्वर्टर की ओवरटेम्परेचर सुरक्षा, जनरेटर ओवरस्पीड सुरक्षा।

विशेषताएं

• तेज रिस्पांस क्षमता और उच्च नियंत्रण परिशुद्धता;

• IEEE COMTRADE फॉर्मेट के अनुसार पूर्ण फ़ॉल्ट रिकॉर्डिंग कार्य;

• उच्च रियाबिलिटी और लचीली इंटीग्रेटेड सुरक्षा सिस्टम;

• रोटर के स्व-अनुकूलनीय स्थानांतरण पर आधारित ग्रिड इंटरकनेक्शन नियंत्रण रणनीति, जो "शून्य" झटके ग्रिड सिंक्रोनाइजेशन को संभव बनाती है;

• फोटो-इलेक्ट्रिक एन्कोडर, जो सॉफ्टवेयर रीसेट मोड का उपयोग करता है, मोटर रोटेशन स्पीड की प्राप्ति की परिशुद्धता और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है;

• हाई वोल्टेज और लो वोल्टेज राइड थ्रू नियंत्रण रणनीतियाँ कन्वर्टर फ़ॉल्ट राइड थ्रू क्षमता को सुनिश्चित करने के लिए उपयोग की जाती हैं;

• हार्मोनिक्स समापन नियंत्रण रणनीति और डेड जोन कंपेंशेशन रणनीति का उपयोग कन्वर्टर से ग्रिड को दी गई शक्ति की गुणवत्ता को प्रभावी रूप से सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है;

• विभिन्न औद्योगिक फील्डबस कम्युनिकेशन इंटरफेस, जैसे कि CANopen और Profibus, के साथ संगत;

• समान IGBT कन्वर्टर ब्रिज मॉड्यूल्स को समानांतर रूप से जोड़ा गया है, और प्रत्येक पावर मॉड्यूल की स्थापना और उत्पादन आसान है;

• सुंदर रूप से डिजाइन किए गए फिल्टरिंग सिस्टम और हार्मोनिक्स रिस्ट्रेंट कंट्रोल रणनीति ग्रिड को दी गई शक्ति की उत्कृष्ट गुणवत्ता को सुनिश्चित करते हैं;

• यह उत्पाद उच्च/निम्न तापमान और उच्च आर्द्रता को सहन कर सकता है। सभी सर्किट बोर्डों को अंतर्क्षय रोधी कोटिंग से लिया गया है और सभी कैबिनेटों का सुरक्षा वर्ग बहुत ऊंचा है।